Файл: Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 130

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ютсн гармоники, кратные трем, так как при синусои­ дальном напряжении на зажимах и соединении обмотки статора в звезду все остальные гармоники проявились

бы в кривой напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гармоника

5-го порядка,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

которая уничтожается при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шаге

обмотки

0 ,8 т,

не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уплощает

кривую,

а

вы­

 

 

 

 

 

 

 

 

зывает либо пик в точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л/2 , либо уменьшение ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

дукции по краям полюс­

 

 

 

 

 

 

 

 

ного деления, т. е. пятая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гармоническая

в

кривой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потока

не

соответствует

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уплощенной

кривой

ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

дукции

и не

может

воз­

:. 4-2. Кривые намагничивания

никнуть.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кри-

 

 

 

стали Э31.

 

кривоЛ

i 1а

рИС. 4-2 Д а Н Ы

М и —с учетом уплощения

isI тa

Tj о тмягит/гиытаяттист

лфя.

индукции, и

—для синусоидаль*

вые

намагничивания

ста-

ной кривой

и„дуКции

ал

и

гл-по

ЛИ марки Э41 ДЛЯ ОСНОВ-

 

шкале А;

и - по шкале Б).

ной гармоники и с учетом

 

Для

других марок стали

уплощения

кривой индукции.

учет уплощения можно произвести

следующим образом

[Л.

11]. В точках я/3

и 2я/3

(рис. 4-3) ординаты упло­

 

 

 

 

 

 

 

 

щенной кривой

и

синусоиды

 

 

 

 

 

 

 

 

равны и составляют 0 , 8 6 6

ам­

 

 

 

 

 

 

 

 

плитуды. По основной кривой

 

 

 

 

 

 

 

 

намагничивания

определяется

 

 

 

 

 

 

 

 

напряженность

поля

Hi

для

 

 

 

 

 

 

 

 

индукции,

 

равной

0 ,8 6 6 Вмакс-

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку н. с. распределена

 

 

 

 

 

 

 

 

в зазоре синусоидально и при

 

 

 

 

 

 

 

 

расчете магнитной цепи вычи­

Рис. 4-3. Поле в зазоре

сляют ее амплитуду, то расчет­

асинхронной

машины.

 

ная

напряженность

поля

для

Распределение

 

 

зубцов будет:

HJ0 ,8 6 6 .

 

ста­

магнитного

потока

по

спинкам

тора и ротора является неравномерным как в радиаль­ ном, так и в тангенциальном направлениях. Эта нерав­ номерность учитывается при определении напряженно­ сти поля для спинки [Л. 1 ]. Индукция в спинке статора

Ва — Ф' 104/2Qa, Т,

(4-5)

где Qa = hJeff — сечение спинки статора,

см2.

3—730

33


Намагничивающая сила спинки

 

Fa = 1аИа= Я(Д,2у Ц На.

(4-6)

Участок магнитной цепи, приходящийся

на ротор,

рассчитывается аналогично.

 

Рекомендуется принимать следующие индукции в раз­ личных участках магнитной цепи асинхронных двигате­ лей:

Вь

0,7—0,9

Т

Вat

1.2—

1,5 „

В

21

1 ,6 - 1 , 8 .

в

22

1,6—1,95,

в a2

1 .2 -

1 ,5 .

Ток холостого хода двигателя (действующее значе­ ние) определяется по величине н. с. на два полюса для трехфазной обмотки

Io= 0,37F/pwkw.

(4-7)

В двигателях мощностью 300—3000 кВт

и п = 300-ь

1 0 0 0 об/мин ток холостого хода составляет 25—50% но­ минального тока (большие значения относятся к более тихоходным машинам и меньшим мощностям).

4-2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ

Анализ работы асинхронного двигателя производится по схемам замещения двигателя или с помощью круго­ вой диаграммы, построенной на основании схемы заме­ щения. Для двигателей с короткозамкнутым ротором и глубокими стержнями или двойной клеткой схемы заме­ щения приведены на рис. 5-2 и 5-5. Для построения диа­ граммы и для анализа необходимо знать параметры ма­ шины.

Параметры статора. Активное сопротивление фазы об­ мотки статора при 15°С в омах

r1 = twi/i/57Sa,

(4-8)

где h —длина витка обмотки статора,

м; S — сечение

меди обмотки статора, мм2; а — число параллельных вет­ вей обмотки,

34


Индуктивное сопротивление обмотки

статора при

Л= 50 Гц в омах

 

ОЗш^

(4-9)

/0ИЯ-1 0 “7,

РЯ

где /о=/г—0,Ьптг— расчетная длина статора, см; 2 Я — проводимость потоков рассеяния; 2 Я = Я,п+Я,к+Ял.

Проводимость потоков рассеяния между стенками паза

 

I

h3

 

(4-10)

 

2 Ьа '

Ьа

 

 

 

 

где hu hz, h3указаны на рис. 4-4.

1

 

Коэффициент &у учитывает умень­

ST

шение н. с. паза двухслойной обмотки

 

а h2

из-за

сокращения шага.

При |3 —

 

 

= 0 ,6 6

, 0

 

 

 

Проводимость рассеяния по корон­

 

щ

кам зубцов в воздушном зазоре

 

 

Як = Л£2в/9,53*4.

(4-11)

Проводимость рассеяния вокруг ло­ бовых частей, отнесенная к расчетной длине /о,

Рис. 4-4. К расче­ ту проводимости рассеяния паза.

Ял = 0,42 у - (/s — 0,64-1(3).

(4-12)

*0

 

Параметры ротора. В схеме замещения параметры ро­ тора приведены к частоте, числу витков и числу фаз об­ мотки статора. Как известно, приведение производится так, чтобы потери в реальной и приведенной цепях были одни и те же, при этом э. д. с. не изменяется.

Потери в короткозамкнутой обмотке ротора

P3 = l\ геЪг= m ,/'V 2, Вт,

где /2—действительный ток в стержне, А; ге = гс+гн — сопротивление элемента обмотки, состоящее из сопротив­ ления одного стержня гс= р7 5 /сА7 с и сопротивления участ­ ка короткозамыкающего кольца между стержнями

/h=P75W<7hA.

(4-13)

3*

36


Здесь p7s— удельное сопротивление материала стерж­

ня (кольца)

при 75°С,

Ом-м; qc — сечение стержня,

м2;

qR— сечение

кольца,

м2; — длина стержня, м;

/я =

=nDR/Z2—длина участка кольца между стержнями, м;

А— коэффициент приведения сопротивления кольца к со­ противлению стержня, равный (Л. 1]

 

A = 2

sin

(4-14)

Dr — средний

диаметр

короткозамыкающего кольца.

Ток в стержне / 2 определяется из равенства н. с. об­

моток приведенной и реальной:

 

откуда

miI'2Wikw=hZ2l2,

 

/2 ==2 mi//2 ®ifew/Z2.

 

 

 

При т = 3

приведенное активное

сопротивление

в омах

r' 2 = \2(Wikw)zreIZ2.

(4-15)

 

Приведенное индуктивное сопротивление

X,2=\2{Wikw)zX2lZ2,

где х2 — индуктивное сопротивление ротора в омах

х г = 2nfs2^ /02 Я-1 0 ~7.

В короткозамкнутом

роторе sn= l. При

/1 = 50 гц

* '.= 378

/oS;|[. 10- т>

(4-16)

 

2

 

где /о в см; определение проводимостей рассеяния об­ мотки ротора 2Я дано в гл. 5.

Круговая диаграмма. В общем случае намагничиваю­ щий контур выносится на зажимы схемы замещения. Ошибка, которая при этом получается, учитывается так называемым коэффициентом рассеяния статора [Л. 4]

а = 1

7qXi

(4-17)

Uф /qXj

 

 

В схеме замещения

 

(4-18)

x'i=xicr; x"2 = x,2 o2; г"2 = г '2 а2; r'i = ri.

По известным параметрам схемы замещения строит­ ся круговая диаграмма (рис. 4-5). В этой диаграмме па-

36


|)яметры двигателя постоянны. Для двигателей с вытес­ нением тока она справедлива при малых скольжениях (для рабочих режимов).

Рис. 4-5. Круговая диаграмма для рабочего режима.

На рис. 4-5 — ток холостого хода; ОА — потери хо­ лостого хода в масштабе мощности; чр2 — угол поворота линии центров,

 

 

sin г|52 = 2 /0 *4 /^ Ф.

 

Диаметр круговой диаграммы

 

 

Г)

___ __ Уф

 

Ы

 

Х\ + х"г

*"„•

 

Угол наклона линии полезной мощности у«=ь где

tgys=i —Гк/як; r„ = r,i+ir"2.

 

мощности

Угол наклона

линии электромагнитной

Ys=oo, где tg Ys=oo

тilх к*

 

 

По круговой диаграмме можно определить токи ста­

тора и ротора (приведенный к

обмотке статора), costp

двигателя, к. п. д.,

максимальный момент,

скольжение

(см. [Л. 3]).

 

 

 

 

Глава пятая

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ВЫТЕСНЕНИЕМ ТОКА

В тех случаях, когда для насосов тепловых электро­ станций не требуется регулирование скорости, применя­ ются асинхронные короткозамкнутые двигатели. Обмот-

37

ка ротора может выполняться в виде двойной клетки с круглыми стержнями и отдельными для каждой клетки короткозамыкающими кольцами либо из стержней кол­ бовидного профиля. Эксплуатационные параметры дви­ гателя (к. п. д. coscp) при обоих исполнениях отличают­ ся незначительно, максимальный момент выше у двига­

теля с одной клеткой, так как меньше индуктивное со­ противление обмотки ро­ тора.

 

 

 

 

Пусковые

характеристи­

 

 

 

 

ки двигателя с двойной клет­

 

 

 

 

кой благоприятнее, чем у

 

 

 

 

двигателей

с колбовидными

 

 

 

 

пазами — меньше

пусковой

 

 

 

 

ток и больше

пусковой

мо-

 

 

 

 

кент (рис. 5-1).

Пусковой

 

 

 

 

ток можно несколько изме­

 

 

 

 

нять, изменяя размеры шли­

 

 

 

 

цев клеток,

а пусковой

мо­

 

 

 

 

мент — применяя

для верх­

 

 

o.s

 

ней клетки материал с боль­

Рис. 5-1.

Характеристики

/ П/Д

шим

удельным сопротивле­

нием.

 

 

 

 

 

и M=f(s)

асинхронного

двига­

двигателей

с двойной

теля с

пазом

колбовидного

У

профиля

(1) и с двойной клет­

клеткой меньше добавочные

 

кой

(2).

 

потери в

стали,

так

как

 

 

 

 

шлиц

верхней

клетки имеет

малую ширину (2—3 мм). У двигателей с колбовидными пазами ширина шлица должна быть больше, чтобы мож­ но было осуществить керновку стержней — технологиче­ скую операцию, необходимую для закрепления стержня

в пазу.

Однако уменьшение добавочных потерь может быть достигнуто рациональным выбором числа пазов и по­ этому вопрос о добавочных потерях не является решаю­ щим при выборе исполнения ротора. Благодаря тому что трудоемкость изготовления одной клетки меньше, двигатель с пазами колбовидного профиля получил ши­ рокое распространение. Двухклеточное исполнение при­ меняют тогда, когда необходимо уменьшить пусковой ток и получить высокий пусковой момент, например для обеспечения пуска при возможных снижениях напряже­ ния в сети.

38